基于多功能觸筆的PC觸摸屏系統

2.1 初始化過程

初始化過程包含子過程物理連接、設備識別和驅動。

物理連接：觸摸屏系統通過控制器中接口電路上的接口與電腦外設接口連接。

設備識別和驅動：控制器中的主控電路通過數字信號控制接口電路與電腦進行通信,本系統采用USB協議，使電腦完成USB設備識別與USB設備驅動的過程。

2.2 用戶輸入過程

用戶輸入過程包含兩個相互獨立的過程:碰觸定位和按鍵滾輪操作。

(1)碰觸定位：用戶使用帶有按鍵和滾輪的觸筆的筆尖碰觸觸摸屏的觸摸面板，以向觸摸屏系統表示期望顯示器件上的指針移動到的位置。觸摸面板將此位置以橫、縱兩路由模擬電壓量表示的觸碰位置信號的形式輸出到A/D轉換電路。

(2)按鍵滾輪操作：用戶按下、抬起帶有按鍵和滾輪的觸筆上的按鍵或滾動滾輪，以向觸摸屏系統表示自己希望電腦實現類似于電腦鼠標的按鍵和滾輪功能。這些操作產生數字的電壓信號,輸入到無線編碼發射電路中。

2.3 信號傳遞和處理過程

信號傳遞和處理過程包含兩個獨立的處理過程：A/D轉換和無線收發。

A/D轉換：A/D轉換電路接收主控電路輸出的控制信號后開始工作，如果觸摸面板輸出了橫、縱兩路模擬電壓量表示的觸碰位置信號，ADS7843則將其轉換為橫、縱兩路12位數字電壓量表示的位置坐標值，輸出到主控電路[6]。

無線收發：觸筆的無線編碼發射電路對按下、抬起觸筆上的按鍵或滾動滾輪產生數字的電壓信號并進行編碼，將編碼后的無線信號發射給控制器上的無線接收解碼電路。控制器上的無線接收解碼電路接收此無線信號，并對其解碼，還原成表示用戶按下、抬起按鍵或滾動滾輪的數字電壓信號，輸出到主控電路。

2.4 主控處理過程

主控處理過程全部在89C52的程序模塊中完成。圖3是主控電路89C52的程序模塊示意圖。89C52的程序模塊包括：碰觸定位模塊、USB編碼模塊和輸出模塊。

碰觸定位模塊以一定頻率輸出數字的控制信號，即A/D轉換芯片的時鐘和控制字，從端口P20、P21輸出給A/D轉換電路。如果P24接口接收到的1位數字信號PENIRQ顯示發生碰觸[5]，則從端口P23接收A/D轉換電路輸出的一路1位串行數字信號DOUT，從中讀取出碰觸位置的坐標值X、Y，經過如下計算修正：X′=k1×X+X0、Y′=k2×Y+Y0（其中k1、k2、X0、Y0是給定參數，可設計校準功能以確定這些參數），最終得到移動指針的目的地坐標值X′、Y′，輸送給USB編碼模塊。

USB編碼模塊一旦接收到碰觸定位模塊輸出的移動指針的目的地坐標值X′、Y′，或接收到按鍵和/或滾輪操作信號時，則將其編碼為USB協議要求的格式，傳遞給輸出模塊。具體如何編碼，取決于USB報告中將觸摸屏系統描述為何種設備，設計者可以自行決定設備類型。

輸出模塊將移動指針、按鍵操作、滾輪操作信號和接口電路控制信號共8位數字信號通過端口P00~P07輸出給接口電路。

2.5 與電腦通信過程

如圖1所示，接口電路受主控電路輸出的控制信號控制，接收主控電路輸出的需要發送給電腦的數據流，發送給電腦外設接口。

2.6 電腦處理過程

如圖2所示,該過程包含信號解碼和兩個獨立過程(移動指針和/或實現按鍵滾輪功能)：

電腦處理電腦外設接口接收到的USB信號，解碼得到依據用戶期望的指針移動位置和按下、抬起按鍵或滾動滾輪操作的意圖,根據此意圖，移動顯示器件上顯示的指針和/或完成按鍵和滾輪操作對應的電腦功能(見圖1)。電腦處理過程結束后，系統回到用戶輸入過程循環工作。

本文介紹的系統經過產品化設計后，生產出的產品與市場同類產品相比，具備相似的成本，但性能更優，能夠實現市場同類產品難以實現的功能；系統可以廣泛地應用于電腦操作、文字錄入、圖文制作、游戲控制等方面，其即插即用無需驅動和鼠標模擬的特點為用戶提供更多方便；支持帶有按鍵和滾輪的觸筆的電腦觸摸屏系統將改變設計師和用戶的觀念，成為電腦觸摸屏的革新者，將會推動觸摸屏更廣泛的應用。